Pesquisa Torna Células Solares de Perovskita Mais Viáveis

A perovskita vem sendo estudada pela ciência desde a década de 1960, mas apenas há alguns anos teve sua aplicação voltada para a geração de energia elétrica a partir da luz solar. Ela tem potencial como alternativa mais barata e eficiente ao silício, empregado atualmente nos sistemas fotovoltaicos.

Mas, afinal, o que é perovskita? Trata-se de uma estrutura cristalina descoberta pelo mineralogista alemão Gustav Rose em 1839, nos Montes Urais, na Rússia. Seu nome foi uma homenagem ao também mineralogista russo Count Lev Alexevich von Perovski e designa uma classe de materiais. Pode ser puramente inorgânica ou híbrida, com alguns componentes orgânicos, como é o caso das utilizadas em células solares. A família de perovskitas com propriedades fotovoltaicas é composta por um cátion orgânico, um inorgânico, sendo chumbo ou estanho, e um halogênio, sendo iodo, bromo ou cloro.

Algumas perovskitas funcionam como supercondutores e o material exibe outras propriedades interessantes e intrigantes, como ferroeletricidade, ordenação de carga e alta termeletricidade, dentre outras, oferecendo oportunidades estimulantes para físicos, químicos e cientistas.

Em 2016, no Brasil, pesquisadores do Instituto de Química (IQ) da Unicamp atingiram o feito de produzir células solares de perovskita no Laboratório de Nanotecnologia e Energia Solar (LNES) durante uma pesquisa que fazia parte da dissertação de mestrado do químico Rodrigo Szostak, orientado pela professora Ana Flávia Nogueira. O estudo foi importante por dois motivos: sinalizou para a possível autonomia do País nesse campo da ciência, uma vez que foi tudo feito sem a colaboração de grupos estrangeiros, e indicou uma eficiência de 13% por parte das células de perovskita (índice semelhante aos 15% das células solares de silício vendidas comercialmente na época). O pesquisador apontou ainda para o potencial do material de se aproximar aos sonhados 33,7% de eficiência.

A última novidade sobre a perovskita foi publicada na revista Joule no início de 2021: pesquisadores do Centro de Nanotecnologias Integradas do Laboratório Nacional de Los Alamos, dos Estados Unidos, desenvolveram uma nova técnica para tornar mais viável comercialmente a produção em larga escala de células solares de perovskita. A nova tecnologia permitiu produzir dispositivos fotovoltaicos de grande área e alto rendimento e eficiência na geração de energia a partir da luz solar, além de demonstrar longa vida útil operacional dos módulos.

Entenda, tecnicamente, como foi o estudo:

1. Com a ajuda de pesquisadores da National Taiwan University (NTU), a equipe inventou um método de revestimento por rotação de uma etapa, introduzindo o composto sulfolano como um aditivo no precursor da perovskita e o material líquido responsável por criar o cristal de perovskita através de uma reação química. Como em outros métodos de fabricação, esse cristal foi então depositado em um substrato.
2. Por meio de um método de imersão simples, a equipe foi capaz de depositar um filme fino cristalino de perovskita uniforme e de alta qualidade sobre uma grande área ativa em dois minimódulos, um de cerca de 16 centímetros quadrados e o outro de quase 37 centímetros quadrados. Segundo os pesquisadores, um filme fino uniforme em toda a área do módulo fotovoltaico melhora o desempenho do dispositivo. Os minimódulos alcançaram uma eficiência de conversão de energia de 17,58% e 16,06%, uma das melhores já obtidas a partir de células de perovskita.

Acredita-se que o processo poderá ser facilmente adaptado para fabricação escalável em ambientes industriais, fazendo da perovskita uma tecnologia concorrente cada vez mais viável aos sistemas fotovoltaicos à base de silício.

Para ler o artigo na revista Joule acesse https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435121000891?dgcid=author.

Faça o download da matéria sobre a pesquisa da Unicamp: https://inovacare.solar/docs/unicamp-perovskita.pdf.

A foto desta matéria é de um outro estudo com perovskita conduzido pelo National Renewable Energy Laboratory (NREL), EUA.

Fontes: Fotovolt e Unicamp

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